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球笼式等速万向节滚道曲面的分析与研究

作 者: 胡欢
导 师: 汤双清
学 校: 三峡大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 球笼式等速万向节 滚道 接触应力 动力学分析 三点接触滚道
分类号: U463.46
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 66次
引 用: 0次
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内容摘要


等速万向节是轿车关键部件之一,直接关系到汽车转向驱动性能,所以提高它的性能与寿命,对提高整个汽车的动力性、操纵性都起着至关重要的作用。球笼式等速万向节是目前应用最为广泛的等速万向节,滚道接触应力与其滚道截面型式有着很大的关系,因此,轨道设计和制造的能力直接影响万向节的工作能力和使用寿命。论文以球笼式等速万向节为研究对象,就其目前应用广泛的圆弧型、椭圆型、双心弧型滚道曲面型式在接触应力的理论计算及接触应力影响因素、静力学接触应力、运动学及动力学以及滚道结构改进优化方面进行了研究。论文研究工作如下:对圆弧型滚道、椭圆型滚道和双心弧型滚道进行几何建模,对滚道方程和滚道结构参数进行参数推导,得到各滚道曲面参数和结构参数之间关系,对其进行了比较分析。对圆弧型滚道、椭圆型滚道和双心弧型滚道接触应力进行了赫兹接触理论的理论值计算;应用正交试验优化设计方法,通过以接触应力大小为其性能指标,选取对接触应力大小有直接影响的结构参数作为自变量设计其正交化试验,再对试验结果进行极差分析,得到各个影响因素对接触应力大小的影响显著程度,以及各个因素水平变化对接触应力大小影响的趋势。通过在三维造型软件Pro/E中分别建立目前存在并常用的圆弧型、双心弧型、椭圆型三种滚道截面形状的球笼式等速万向节的简化模型,导入有限元分析软件ANSYS中,对其选取单元类型、材料特性、进行网格划分,以及进行约束和加载处理生成有限元模型,然后通过运算来模拟零件传动过程实际工况的接触应力,得到各个不同滚道ANSYS数值计算值,对各种滚道型式的接触应力的理论解析值与模拟计算值进行比较分析研究。在机械系统动力学分析软件ADAMS中建立了基于接触碰撞的等速万向节动力学仿真模型,就圆弧型、双心弧型、椭圆型三种滚道截面型式的球笼式等速万向节的运动学特性,动力学特性以及等速万向节的传动效率进行了仿真比较分析。首次提出了一种新型的三点接触滚道截面型式结构,对其内外滚道结构主要参数进行了设计计算,并运用赫兹接触理论及有限元分析对该组合滚道进行系统的接触应力分析与计算校核,计算结果表明该三点接触滚道能改善球笼式等速万向节内部接触状况,有效减小内部接触应力,进而可提高产品的承载能力并延长其使用寿命。

全文目录


内容摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 绪论  10-15
  1.1 论文研究背景和选题意义  10-12
  1.2 国内外球笼式等速万向节的研究和发展概况  12-13
  1.3 本课题研究内容  13-15
2 不同滚道曲面型式的几何建模及比较分析  15-21
  2.1 引言  15
  2.2 不同滚道曲面型式的几何建模分析  15-19
  2.3 滚道曲面类型比较分析  19-20
  2.4 本章小结  20-21
3 球笼式等速万向节接触应力理论计算及接触应力影响因素的分析研究  21-37
  3.1 引言  21
  3.2 球笼式等速万向节接触应力理论计算  21-28
  3.3 基于正交试验优化设计的接触应力影响因素的分析研究  28-36
  3.4 本章小结  36-37
4 球笼式等速万向节滚道接触应力的有限元分析  37-44
  4.1 引言  37
  4.2 球笼式等速万向节有限元建模  37-40
  4.3 球笼式等速万向节接触应力分析  40-43
  4.4 本章小结  43-44
5 球笼式等速万向节的动力学分析与比较研究  44-50
  5.1 引言  44
  5.2 球笼式等速万向节动力学模型的建立  44-47
  5.3 球笼式等速万向节仿真比较分析  47-49
  5.4 本章小结  49-50
6 球笼式等速万向节滚道结构的组合改进  50-54
  6.1 引言  50
  6.2 球笼式等速万向节三点接触滚道截面结构特征  50-51
  6.3 球笼式等速万向节三点接触滚道设计计算  51-53
  6.4 本章小结  53-54
7 全文总结与展望  54-56
  7.1 全文总结  54-55
  7.2 研究展望  55-56
参考文献  56-59
后记  59-60
附录:攻读硕士学位期间发表的部分学术论著及科研项目  60

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 转向系统 > 转向系零部件
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